WO2014040786A1 - Adaptive visuelle tarnung - Google Patents

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WO2014040786A1 PCT/EP2013/065861 EP2013065861W WO2014040786A1 WO 2014040786 A1 WO2014040786 A1 WO 2014040786A1 EP 2013065861 W EP2013065861 W EP 2013065861W WO 2014040786 A1 WO2014040786 A1 WO 2014040786A1
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René Schwarz
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Ssz Camouflage Technology Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H3/00—Camouflage, i.e. means or methods for concealment or disguise
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H3/00—Camouflage, i.e. means or methods for concealment or disguise
    • F41H3/02—Flexible, e.g. fabric covers, e.g. screens, nets characterised by their material or structure
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast

Definitions

  • the present invention relates to a method for the visual adaptive camouflage of objects, according to
  • the preamble of claim 1, and an arrangement for visual adaptive camouflage are provided.
  • camouflage In order for camouflage to remain a serious means in the future and to be able to fulfill its task, this must also be done for the
  • the object of the present invention is in
  • the signal data of the camera or the sensor array at least. In terms of intensity and color in
  • the captured image may be computed into a pattern wherein the captured image is divided into blocks of, for example, 4 x 4 pixels and these image blocks are placed at a different position in the image. It is not calculated for each image a new random pattern, because otherwise the image would change the same image sequences every time. This, in turn, would immediately attract the viewer's attention because the object to be camouflaged does not move. This ensures that the
  • Output image changes only when the camera image changes.
  • measured data online for example, by reducing the resolution by averaging or segmentation and block randomization of the pixels and controls the LED array.
  • the arrangement has a camera or a sensor array for visually detecting the
  • Source image or the environment or the background, the captured signal data are used as input for the LED array.
  • the camera used is, for example, a CMOS camera.
  • the LED bundles or strips are, for example, in a width of learning on an air-permeable textile
  • the arrangement includes a calculator incl.
  • Operator software on including control interface and power supply unit to enter the evaluated data into the LED array in the panel.
  • Fig. 1 shows an object which is visually adaptive to camouflage in a terrain
  • Fig. 2 shows schematically the adaptive visual camouflage of the object of Figure 1 by incorporation of the terrain according to the present invention.
  • FIG. 1 shows a parking lot landscape with, inter alia, a parked automobile 1, which is to be detected at least visually in order to camouflage any military objects in this area.
  • the camouflage should, for example, a panel 3, on which the invention
  • military vehicle 1 on the parking lot 2 may be more
  • Objects such as other vehicles, as well as in the background houses and terrain 9, which are now to be detected according to the invention to be used as a camouflage of the object 1.
  • FIG. 2 shows schematically the camouflage pattern
  • a picture is taken with a camera and read to the central computer for further processing.
  • the picture is related to
  • Modulation transfer function calibrated. Thereafter, the image is divided into blocks and randomized as shown in FIG. Since the sky mostly bothers, pixels that can be assigned to the sky are replaced by middle pixels from the background. The image is then transformed to the dimension of the corresponding LED arrays.
  • the vehicle 1 can be efficient
  • an LED grid was used of at least 3cm to 10cm spacing in the X and Y directions.
  • the LED type is Multichip RGB (red-green-blue).
  • the power is about 70W / m 2 .
  • the RGB LED strip must each be serially controllable.
  • the image data which are pushed through the strip may only be displayed when the desired LED position is reached. This must be done, for example, with a corresponding bus command.
  • the RGB LEDs are dimmable (8bit, PWM) and the LED grid and brightness are the same
  • the panel 3 with the LED arrays 4 is for example combined in its function with an IR-adaptive
  • the LED array is constructed by placing individual LED strips of approximately learning width on one
  • air permeable textile are attached.
  • the distance between the individual lines is 3cm to 10cm.
  • camouflaging of an object described schematically is only an example which can be modified, changed or supplemented or supplemented by further objects to be displayed in any desired manner.
  • other objects such as telephone booths, street lamps, waste containers, etc. can be visually detected to be displayed on the panel by means of the LED array.
  • this is not a two-dimensional panel or textile with the LED array, as described with reference to FIG. 2, but the camouflage arrangement can also be embodied in three dimensions corresponding to the object to be camouflaged. in case of a
  • Vehicle camouflage can be formed like a shell, adapted for the camouflage of a front or a
  • Rear area for the camouflage of a side panel or for the camouflage of the roof. It makes sense to offer basic forms for camouflage, which can be used to camouflage an object.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Illuminated Signs And Luminous Advertising (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

In einem Verfahren zum visuellen adaptiven Tarnen von Objekten wird der Hintergrund und oder die Umgebung, vor welchem oder in welcher sich das Objekt befindet mittels einer Kamera oder einem Sensor-Array erfasst. Der so erfasste Hintergrund und/oder die Umgebung wird auf einer Einrichtung zur Tarnung des Objektes als Abbild (3) wiedergegeben.

Description

Adaptive visuelle Tarnung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum visuellen adaptiven Tarnen von Objekten, gemäss dem
Oberbegriff nach Anspruch 1, sowie eine Anordnung zum visuellen adaptiven Tarnen.
Die potentiellen und auch effektiven Einsatzgebiete, insbesondere im militärischen Bereich, haben sich in den letzten Jahren diversifiziert , sei dies der Einsatz im Urbanen Gelände oder der Wechsel unterschiedlichster klimatischer Zonen in kürzester Zeit. Auf der einen Seite stellen die heutigen Armeen hohe Anforderungen bezüglich Mobilität. Auf der anderen Seite haben sich die technischen Möglichkeiten der Aufklärung und Zielzuweisung mit der Miniaturisierung von Sensoren und dem Aufkommen neuer
Plattformen wie der kostengünstigen Minidronen stark erweitert. Die Anforderung nach effektiver Tarnung steigt damit auch. Gerade für die Tarnung im Urbanen Gelände wurden in den letzten Jahren umfangreiche Studien
angestellt, bei denen es sich zeigte, dass es kein wirklich universelles Tarnmuster für diesen Bereich gibt. Damit die Tarnung auch in Zukunft noch ein ernst genommenes Mittel ist und ihre Aufgabe erfüllen kann, muss auch für die
Tarnung im Urbanen Gelände eine Tarnmöglichkeit geschaffen werden, welche insbesondere im visuellen Bereich effizient ist und rasch verändernder Umgebungseindrücken,
beispielsweise beim verschieben von Objekten, Rechnung trägt . Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im
Bereitstellen einer effizienten Tarnung von Objekten, insbesondere im visuellen Bereich beispielsweise in urbaner Umgebung, wo herkömmliche universelle Tarnmuster
weitgehendst untauglich sind.
Erfindungsgemäss wird ein Verfahren zum visuellen adaptiven Tarnen von Objekten gemäss dem Wortlaut von Anspruch 1 vorgeschlagen .
Vorgeschlagen wird, dass zum visuellen adaptiven Tarnen von Objekten der Hintergrund und/oder die Umgebung vor welchem oder in welcher sich das Objekt befindet, mittels Kamera oder einem Sensor-Array erfasst wird und auf einer
Einrichtung zur Tarnung des Objekts als rechnerisch
modifiziertes Abbild wiedergegeben wird.
Vorgeschlagen wird, dass Signaldaten der Kamera oder des Sensor-Array mind. bezüglich Intensität und Farbe in
Echtzeit ausgewertet werden und in ein LED-Array eingegeben werden, welches LED-Array beispielsweise auf einem Paneel angebracht ist, welches auf oder vor dem zu tarnenden
Objekt angeordnet ist. Mit anderen Worten werden die
Signaldaten in Echtzeit beispielsweise bezüglich Farbe und Radiometrie ausgewertet und dienen als Input für das LED- Array, welches beispielsweise die wesentlichen Elemente wie Farbe und Intensität des Ursprungsbildes wiedergeben soll. Da die Position des Betrachters zum zu tarnenden Objekt nicht bekannt ist, darf das aufgenommene Bild nicht einfach eins zu eins auf das entsprechende LED Paneel ausgegeben werden, weil sonst der Bildverlauf wie z.B. der Horizont, oder auch senkrecht verlaufende Objektmerkmale nie mit dem Hintergrund zusammenpassen würden. D.h. auf dem LED-Paneel erfolgt keine eins zu eins Darstellung. Beispielsweise kann das aufgenommene Bild zu einem Muster verrechnet werden, wobei das aufgenommene Bild in Blöcke zu beispielsweise 4 x 4 Pixeln aufgeteilt wird und diese Bildblöcke an einer anderen Position im Bild platziert werden. Es wird nicht für jedes Bild ein neues Zufallsmuster errechnet, weil sonst bei gleichbleibenden Bildfolgen das Ausgabebild sich jedes Mal ändern würde. Das wiederum würde dem Betrachter sofort auffallen, weil das zu tarnende Objekt sich nicht bewegt. Somit wird sichergestellt, dass sich das
Ausgabebild nur ändert, wenn sich das Kamerabild ändert.
Dabei wertet eine Software und Steuerelektronik die
gemessenen Daten online aus, beispielsweise durch Reduktion der Auflösung durch Mittelung bzw. Segmentierung und blockweise Randomisierung der Pixel und steuert das LED- Array an.
Weiter vorgeschlagen wird eine Anordnung zum visuellen adaptiven Tarnen von Objekten gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 7, welche eine paneelartige Einrichtung aufweist, vorgesehen um auf oder vor das zu tarnende Objekt
angeordnet zu werden, aufweisend das oben erwähnte LED- Array, um ein modifiziertes Abbild des Ursprungsbildes der Umgebung oder des Hintergrundes wiederzugeben, in welcher bzw. vor welchem sich das zu tarnende Objekt befindet.
Das LED-Array weist gemäss einer Ausführungsvariante
Streifen oder Bündel von jeweils drei LEDs in Abständen von 3cm bis 10cm auf, welche in beiden Dimensionen zueinander angebracht sind. Weiter weist die Anordnung eine Kamera oder ein Sensor-Array auf zum visuellen Erfassen des
Ursprungsbildes bzw. der Umgebung oder des Hintergrundes, wobei die erfassten Signaldaten als Input für das LED-Array dienen. Als Kamera verwendet wird beispielsweise eine CMOS- Kamera .
Die LED-Bündel oder -Streifen sind beispielsweise in einer Breite von lern auf einem luftdurchlässigen Textil
angebracht. Dies beispielsweise um gleichzeitig die
visuelle adaptive Tarnung mit einer adaptiven Tarnung im Infrarotbereich zu kombinieren, wie beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung WO 2011/000679 beschrieben.
Weiter weist die Anordnung einen Rechner inkl.
Bedienersoftware auf inklusive Ansteuerungsschnittstelle und Speisungseinheit, um die ausgewerteten Daten dem LED- Array im Paneel einzugeben.
Die Erfindung wird nun beispielsweise und unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Objekt, welches in einem Gelände visuell adaptiv zu Tarnen ist und
Fig. 2 schematisch die adaptive visuelle Tarnung des Objektes aus Figur 1 durch Miteinbezug des Geländes gemäss der vorliegenden Erfindung.
Figur 1 zeigt eine Parkplatzlandschaft mit, unter anderem einem parkierten Automobil 1, welche zumindest visuell zu erfassen ist, um allfällige Militärische Objekte in diesem Bereich zu tarnen. Die Tarnung soll mit bspw. einem Paneel 3 erfolgen, auf welchem die erfindungsgemäss
vorgeschlagenen LED-Arrays 4 in Streifen sowohl in X- wie auch in Y-Richtung 5 auf dem Paneel 3 verlaufen. Neben einem zu tarnenden beispielsweise militärischen Fahrzeug 1 auf dem Parkplatzgelände 2 befinden sich ggf. weitere
Objekte, wie weitere Fahrzeuge, sowie im Hintergrund Häuser und Gelände 9, welche nun erfindungsgemäss zu erfassen sind, um als Tarnung des Objektes 1 verwendet zu werden.
Figur 2 zeigt schematisch das Tarnmuster 3,
berücksichtigend das Parkplatzgelände 2 zur Tarnung des Objektes 1 in der Parkplat zumggebung, welches Tarnmuster auf einem LED-Paneel wiedergegeben wird. Durch das visuelle Erfassen des Geländes 2 und der Objekte 9, beispielsweise mittels Kameras oder einer andersartig geeigneten
Sensoroptik, werden diese mittels des LED-Arrays 4 auf dem Paneel 3 visuell dargestellt. Mittels Paneel 3 kann nun das Fahrzeug 1 wirkungsvoll getarnt werden.
Zunächst wird mit einer Kamera ein Bild aufgenommen und an den Zentralrechner zur Weiterverarbeitung eingelesen.
In einem ersten Schritt wird das Bild in Bezug auf
Intensität und Farbe mittels llok-up table oder
Modulationstransferfunktion kalibriert. Danach wird das Bild in Blöcke aufgeteilt und diese randomisiert , wie in Fig. 2 erkennbar. Da der Himmel meist stört, werden Pixel, welche dem Himmel zugeordnet werden können, durch mittlere Pixel aus dem Hintergrund ersetzt. Das Bild wird dann noch auf die Dimension der entsprechenden LED-arrays umformiert.
Damit kann das beispielsweise Fahrzeug 1 effizient
beispielsweise in urbaner Umgebung mittels einem davor platzierten Paneel 3 getarnt werden, indem die Umgebung mindestens in Bezug auf Intensität und Farbe auf das Objekt übertragen wird.
Gemäss einem Ausführungsbeispiel wurde ein LED-Raster verwendet von mindestens 3cm bis 10cm Abstand in X- und Y- Richtung. Beim LED-Typ handelt es sich beispielsweise um Multichip RGB (rot-grün-blau). Die Leistung beträgt ca. 70W/m2.
Der RGB-LED-Streifen muss jeweils seriell ansteuerbar sein. Die Bilddaten welche durch den Streifen geschoben werden dürfen nur angezeigt werden, wenn die gewünschte LED- Position erreicht wird. Dies muss beispielsweise mit einem entsprechenden Bus-Kommando geschehen.
Die RGB-LEDs sind beispielsweise dimmbar ( 8bit , PWM) und das LED-Raster und die Helligkeit entsprechen der
Mindestanforderung von 100mm Raster und ca. 70W/m2 pro Quadratmeter .
Das Paneel 3 mit den LED-Arrays 4 ist dabei beispielsweise kombiniert in seiner Funktion mit einer IR-adaptiven
Tarnung, wie bereits oben erwähnt und bekannt aus der
WO 2011/000679. Das LED-Array wird dadurch aufgebaut, dass einzelne LED-Streifen von ca. lern Breite auf ein
luftdurchlässiges Textil angebracht werden. Der Abstand zwischen den einzelnen Zeilen beträgt 3cm bis 10cm.
Dadurch, dass ein genügender Abstand zwischen den Zeilen besteht, kann die Luft nach wie vor durch das Gewebe strömen. Somit lassen sich die Funktionen von IR-adaptiven Paneelen und LED-Streifen zu einem System von IR-vis- adaptivem Tarnsystem kombinieren. Bei der unter Bezug auf die beiden Figuren 1 und 2
schematisch beschriebenen Tarnung eines Objektes handelt es sich selbstverständlich nur um ein Beispiel, welches in x- beliebiger Art und Weise abgeändert, verändert oder durch weitere darzustellende Objekte erweitert bzw. ergänzt werden kann. So können zusätzlich zu den erwähnten Objekten auch andere Objekte wie Telefonkabinen, Strassenlaternen, Abfallcontainer, etc. visuell erfasst werden, um auf dem Paneel mittels dem LED-Array dargestellt zu werden. Im Weiteren muss es sich selbstverständlich nicht um ein zweidimensionales Paneel oder Textil mit dem LED-Array handelt, wie in Bezug auf Figur 2 beschrieben, sondern die Tarnanordnung kann auch dreidimensional ausgebildet sein entsprechend dem zu tarnenden Objekt. Im Falle eines
Fahrzeuges kann die Tarnung hüllenartig ausgebildet sein, angepasst für die Tarnung eines Front- oder eines
Heckbereiches, für die Tarnung eines Seitenteiles oder für die Tarnung des Daches. Sinnvollerweise werden Grundformen für die Tarnung angeboten, welche für die Tarnung eines Objektes verwendet werden können.
Wesentlich ist, dass das zu tarnende Objekt sich von der Umgebung nicht abhebt und andererseits das für die Tarnung verwendete Paneel sich visuell gut in die Umgebung
einordnen lässt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum visuellen adaptiven Tarnen von
Objekten, dadurch gekennzeichnet, dass der Hintergrund und/oder die Umgebung (2) vor welchem oder in welcher sich das Objekt (1) befindet mittels Kamera oder einem Sensor-Array erfasst und zu einem Blockmuster verrechnet wird und auf einer Einrichtung (3) zur Tarnung des Objektes mindestens in Bezug auf Intensität und Farbe wiedergegeben wird .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaldaten in Farbe und Radiometrie ausgewertet werden und als Input dienen für das LED-Array, wobei durch Kalibration des
Gesamtsystems bestehend aus Kamera (Sensor), Led- array und Paneel sichergestellt wird, dass mindestens die Intensität des Hintergrundes mit der effektiv vom Paneel emittierten Intensität übereinstimmt .
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaldaten in Farbe und Radiometrie ausgewertet werden und als Input dienen für das LED-Array, wobei durch Kalibration des
Gesamtsystems bestehend aus Kamera (Sensor), Led- array und Paneel sichergestellt wird, dass mindestens die Farbe des Hintergrundes mit der effektiv vom Paneel emittierten Intensität übereinstimmt .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessenen Daten in Farbe und Intensität des Hintergrundes mittels
Steuerelektronik online durch Reduktion der
Auflösung durch Mitteilung bzw. Segmentierung und blockweise Randomisierung der Pixel ausgewertet werden, um das LED-Array anzusteuern.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Daten in einem Rechner inklusive Bedienersoftware ausgewertet werden und über eine Ansteuerungsschnittstelle und Speisungseinheit dem LED-Paneel eingegeben werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst mit einer Kamera ein Bild des zu tarnenden Objektes und der Umgebung aufgenommen und an einen Zentralrechner zur
Weiterverarbeitung eingelesen wird, in einem weiteren Schritt das Bild in Bezug auf die
Intensität und Farbe mittels llock-up table oder Modulationstransferfunktion kalibriert wird und danach das Bild in Blöcke aufteilt und diese randomisiert werden.
7. Anordnung zum visuellen adaptiven Tarnen von
Objekten mittels einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, gekennzeichnet durch eine
paneelartige Einrichtung, vorgesehen um auf oder vor das zu tarnende Objekt angeordnet zu werden, aufweisend ein LED-Array, um ein modifiziertes Abbild des Ursprungsbildes der Umgebung oder des Hintergrundes wiederzugeben in welcher oder vor welchem sich das zu tarnende Objekt befindet.
8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die LEDs in jeweils Bündel oder Streifen von 3 LEDs in Abständen von ca. 3cm bis 10cm angeordnet sind .
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Kamera oder ein Sensor-Array vorgesehen ist zum visuellen Erfassen des Ursprungsbildes, wobei die erfassten Signaldaten als Input für das LED-Array dienen.
10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Kamera um eine sogenannte CMOS-Kamera handelt.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Streifen von ca. lern Breite auf einem luftdurchlässigen Textil angebracht sind und der Abstand zwischen den einzelnen Zeilen 3cm bis 10cm beträgt, wodurch ein genügender Abstand zwischen den Zeilen besteht, damit Luft nach wie vor durch das Gewebe strömen kann .
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die visuelle adaptive Tarnung mit adaptiver Tarnung im Infrarotbereich kombiniert ist.
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